安全聯(lián)鎖儀表誤動(dòng)作原因及預(yù)防措施
作者：馮勁松 廖海燕，中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司
作者：馮勁松 廖海燕，中國(guó)石油獨(dú)山子石化分公司
摘要：通過(guò)收集化工廠安全聯(lián)鎖儀表誤動(dòng)作事件，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)施完整性、人為因素、環(huán)境因素等方面分析發(fā)生誤動(dòng)作的原因，并提出針對(duì)性的解決措施。
關(guān)鍵詞：安全聯(lián)鎖；誤動(dòng)作；解決方案在工業(yè)生產(chǎn)中，聯(lián)鎖是用來(lái)自動(dòng)監(jiān)視并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作的重要措施。若聯(lián)鎖系統(tǒng)自身故障，執(zhí)行器誤動(dòng)作，或是操作人員誤操作觸發(fā)聯(lián)鎖，造成裝置非計(jì)劃停車(chē)，將會(huì)影響生產(chǎn)，給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。
1定義
1.1 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)
簡(jiǎn)稱SIS（Safety interlocking System），包括傳感器、邏輯運(yùn)算器和最終執(zhí)行元件，即檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行單元。
1.2 聯(lián)鎖誤動(dòng)作
是指安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在正常生產(chǎn)工況下，因系統(tǒng)內(nèi)元件故障、人為誤操作等原因觸發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)，造成裝置部分或全部停車(chē)的事件。
2 安全聯(lián)鎖誤動(dòng)作原因及案例分析
2.1 硬件故障
硬件故障可分為傳感器故障、控制器故障和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障三個(gè)方面?，F(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)故障發(fā)生在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，控制器故障較少出現(xiàn)。
2.1.1 傳感器故障
2014年2月5日，乙二醇裝置C220壓縮機(jī)因二氧化碳放空PALL220壓力低聯(lián)鎖停機(jī)。儀表人員更換新的壓力開(kāi)關(guān)后聯(lián)鎖信號(hào)報(bào)警消除。發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值后，壓力開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)沒(méi)有輸出動(dòng)作，確認(rèn)該壓力開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)故障造成C220壓縮機(jī)誤聯(lián)鎖停機(jī)。
2.1.2 閥門(mén)故障
2014年3月28日，聚丙烯裝置丙烯緩沖罐出料閥異常動(dòng)作關(guān)閉，丙烯進(jìn)料泵聯(lián)鎖停機(jī)，導(dǎo)致兩線被迫停工。檢查發(fā)現(xiàn)閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，DCS系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)啟指令，但閥門(mén)無(wú)法打開(kāi)。
儀表人員檢查發(fā)現(xiàn)電磁閥未正常得電。SIS系統(tǒng)中電磁閥輸出電路板上保險(xiǎn)故障指示紅燈亮，檢測(cè)確認(rèn)保險(xiǎn)故障。更換保險(xiǎn)后閥門(mén)根據(jù)指令動(dòng)作正常。
2.1.3 設(shè)備老化
2014年2月28日，聚丙烯裝置擠壓機(jī)故障停機(jī)，事后儀表人員將通訊卡安裝底板拆開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)底板外殼已經(jīng)變脆，內(nèi)部電路板聞上去有焦糊的味道，電路板上的芯片已燒壞變色，已使用12年。
2.2 軟件故障
這類(lèi)故障是軟件本身所包含的錯(cuò)誤所引起的。軟件故障又分為系統(tǒng)軟件故障和應(yīng)用軟件故障。系統(tǒng)軟件是DCS系統(tǒng)或SIS系統(tǒng)所帶來(lái)的，若設(shè)計(jì)考慮不周，在執(zhí)行中一但條件滿足就會(huì)引發(fā)故障，造成停機(jī)或死機(jī)等現(xiàn)象。
2.2.1 聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理
對(duì)于生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵設(shè)備的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，從安全角度考慮，最好設(shè)置為2oo3結(jié)構(gòu)，以降低1oo1結(jié)構(gòu)誤動(dòng)作的可能性。
2.2.2 程序不完善
通常指系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件存在缺陷，例如DCS系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件功能缺失、聯(lián)鎖回路控制器編程錯(cuò)誤、軟件調(diào)試不完全等。
2.3管理原因
2.3.1培訓(xùn)不足
操作人員對(duì)SIS系統(tǒng)、聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)、元件故障模式和故障率等知識(shí)的欠缺，可能導(dǎo)致操作人員對(duì)儀表顯示值的誤判，儀表維護(hù)人員培訓(xùn)不足可能造成對(duì)聯(lián)鎖儀表的定期維護(hù)和測(cè)試不足而導(dǎo)致故障率的增加。
2.3.2 維修程序和制度不完善
公司未制訂聯(lián)鎖儀表的定期維護(hù)和測(cè)試規(guī)則，未建立元件故障率數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)儀表維護(hù)人員缺少規(guī)程性指導(dǎo)，可能會(huì)導(dǎo)致由于維護(hù)不到位造成系統(tǒng)故障率上升。
2.4 環(huán)境影響
環(huán)境溫度、濕度、震動(dòng)、灰塵等超出儀表的使用環(huán)境條件要求，增加了儀表的故障率。
2.5 人為因素
人為因素既可以在事件中即時(shí)地引發(fā)事故的失誤發(fā)生，也可以作為預(yù)先存在的、能影響到事故發(fā)生的事件的人為因素。
人為因素一般可分為以下三類(lèi)：
（1）規(guī)章性的失誤，即按規(guī)章的要求進(jìn)行操作時(shí)發(fā)生的失誤，通常是由于規(guī)章本身存在缺陷。
（2）知識(shí)性的失誤?？梢岳斫鉃榕嘤?xùn)不足。
（3）技能性的失誤。在執(zhí)行工作時(shí)受到外界干擾而發(fā)生的。
3 預(yù)防措施
了解了導(dǎo)致安全聯(lián)鎖發(fā)生的各種可能原因，我們可以制訂針對(duì)性的措施，盡可能地降低其故障率，防止誤聯(lián)鎖事件的發(fā)生。
3.1 做好聯(lián)鎖儀表定期維護(hù)
3.2 定期測(cè)試
對(duì)于石油化工企業(yè)的SIS 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，定期測(cè)試的主要內(nèi)容是：
3.2.1測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)儀表的操作，可以執(zhí)行設(shè)計(jì)的功能
3.2.2測(cè)試聯(lián)鎖的邏輯和操作
3.2.3對(duì)所有定期測(cè)試的文件結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析
3.3 加強(qiáng)培訓(xùn)
加強(qiáng)對(duì)操作人員和儀表維護(hù)人員的培訓(xùn)，使其熟悉業(yè)務(wù)范圍內(nèi)所有安全儀表的功能、操作、故障模式等知識(shí)。
3.4 修改不合理的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)
對(duì)于關(guān)鍵性的安全聯(lián)鎖，應(yīng)考慮冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我們建議對(duì)于裝置的安全生產(chǎn)以及聯(lián)鎖誤動(dòng)作可能造成重大損失的聯(lián)鎖，均應(yīng)保證其具有冗余結(jié)構(gòu)，利用裝置檢修的時(shí)機(jī)進(jìn)行改造。
3.5 保證儀表工作環(huán)境
由儀表人員審查裝置內(nèi)安全儀表的所有元件的使用環(huán)境條件要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不符合條件的元件進(jìn)行更換，或者改善現(xiàn)場(chǎng)條件以適應(yīng)儀表工作環(huán)境要求。
4 結(jié)語(yǔ)
安全聯(lián)鎖的誤動(dòng)作，一直是石化企業(yè)長(zhǎng)周期運(yùn)行的一大難題。對(duì)于故障的排除，要不斷地收集數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗(yàn)。裝置在對(duì)聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)時(shí)一定要慎重，最重要的原則，是要保證當(dāng)意外發(fā)生時(shí)，確保聯(lián)鎖能正確動(dòng)作，保證裝置的安全停工，這樣才能最大限度地保證安全。
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